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1、 毕业论文（设计）文献综述题目：XB1单级谐波传动减速器专 业： 机械制造及其自动化 学 号： 学生姓名： 指导教师： 2012 年 11月 30日2宁波大学毕业设计（论文）文献综述XB1单级谐波传动减速器 摘要：本文第一部分主要介绍了谐波齿轮传动的工作原理及分类是这对谐波减速器设计的核心，不同的谐波传送都有着各自的特点要合理运用。第二部分时对国内外谐波齿轮减速器的比较分析其各自传动特点和不同。第三部分介绍了谐波减速器的国内外研究现状及发展趋势，列举了国内的部分机械人才对谐波减速器的研究科研现状。以及应用的情况最后介绍的是关于谐波减速器在未来的发展趋势及其发展方向。关键词：谐波减速器 工作原理
2、 研究现状 发展趋势Abstract: This article first part mainly introduces the harmonic gear drive of the working principle and classification is the harmonic gear reducer design core, different harmonic transmit all have their own characteristics to reasonable use. In the second part of domestic and foreign har
3、monic gear reducer comparative analysis their transmission characteristics and different. The third part introduces the harmonic reducer the domestic and foreign research present situation and development trend, lists the domestic part of the mechanical talents to harmonic reducer research present s
4、ituation of scientific research. And the application of the end of this paper is about the harmonic reducer in the future development trend and development directionKeywords: Harmonic reducer Working principle Research status Development trend1 引言谐波齿轮传动减速器, 由于具有诸如结构简单、体积小、重量轻、传动比范围大、承载能力大、运动精度高、传动效率
5、高、可实现密闭空间传递运动及动力等特点, 因此, 可广泛用于航空、航天、航海、机床、纺织机械、化工机械、冶金机械、自动控制设备、仪器仪表等国民经济各个领域。我们最常用的谐波齿轮传动减速器, 是单级谐波齿轮传动减速器, 偶而也用到复波谐波齿轮传动减速器。其原理与传统的齿轮传动不同,它是建立在薄壳弹性变形理论基础上的一种新型传动。谐波传动是利用挠性元件可控的弹性变形实现运动的传递或动力传递。谐波传动的出现被认为是机械传动中的重大突破。2谐波齿轮传动的工作原理及分类2.1工作原理及特点谐波齿轮传动是利用柔性构件的弹性变形波进行运动或动力传递的一种新型传动装置，谐波齿轮减速器一般是由波发生器、柔轮和刚
6、轮所组成的，经查阅相关文献，谐波传动是包括有3 个基本构件: 波发生器(最常见的是由一个椭圆凸轮带有柔性轴承组成)、柔轮、刚轮。3 个构件中可任意固定一个, 其余2个一为主动, 一为从动,既可组成为减速装置, 又可作为增速装置。如图1所示1图1 谐波齿轮传动原理其优点有: 1) 结构简单，零件少，体积小，重量轻。与传动比相当的普通减速器比较，其零件约减少50%，体积和重量均减少1/3. 2) 传动比大，传动比范围广。单级谐波减速器传动比可在50300之间，双级谐波减速器传动比可在300060000之间，复波谐波减速器传动比可在100140000之间。 3) 由于同时啮合的齿数多，齿面相对滑动速
7、度低，使其承载能力高，传动平稳且精度高，噪声低。 4) 谐波齿轮传动的回差较小，齿侧间隙可以调整，甚至可以实现零侧隙传动。 5) 在采用如电磁波发生器或圆盘波发生器等结构型式时，可获得较小的转动惯量。 6) 谐波齿轮传动还可以向密封空间传递运动和动力，采用密封柔轮谐波传动减速装置，可以驱动工作在高真空、有腐蚀性及其它有害介质空间的机构。 7) 传动效率较高，且在传动比很大的情况下，仍具有较高的效率。 2.2 分类波发生器常见的结构：波发生器是迫使柔轮发生弹性变形的重要元件，按变形的波数不同，常用的有双波和三波两种。双波发生器的结构型式主要有滚轮式、凸轮式、偏心盘式和行星式。如图2图2 双波发生
8、器几种结构其中分为双滚轮式和多滚轮式：（1） 双滚轮式结构简单，制造方便，形成波峰容易，但柔轮变形未被积极控制，承载能力较低，多用于不重要的低精度轻载传动。如图3（2） 多滚轮式柔轮变形全周积极控制，承载能力较高，多用于不宜采用偏心盘式或凸轮式波发生器的特大型传动。如图42图3 双轮传动 图4 多轮传动3 国内外谐波齿轮减速器的比较 目前，国外小模数精密谐波齿轮减速器多采用短筒柔轮、其体积小、重量轻、承载能力高；我国采用的还是普通杯型柔轮，还没有生产短筒柔轮谐波齿轮减速器。几种国外短筒柔轮谐波齿轮减速器与国产精密杯形齿轮减速器的主要参数见表1，国外柔轮结构比较见图53。表1国内外谐波齿轮减速器
9、主要参数比较表（转速1500r/m.速比100）由表1可知，我国谐波齿轮减速器尺寸大，承载能力反而小。国外短筒柔轮谐波齿轮减速器的体积仅是我国相同外径产品的30%左右，而承载能力（转矩）却是我国相同外径产品的1.392倍。图5 柔轮对比从图5可以直观的看到，我国杯形柔轮的轴向尺寸比国外短筒柔轮的轴向尺寸要大得多。要在承载能力不变的情况下减小装置的体积，就应该下功夫研究短筒柔轮及其传动装置。 另外，国外小模数谐波齿轮传动装置中的齿轮精度一般比我国的齿轮精度高2级，运动精度和回差精度能够小于3，而我国产品的回差一般都在6以上。4 4 国内外研究现状及应用情况4.1研究现状谐波齿轮传动是50年代末随
10、着空间科学、宇航尖端技术的发展而产生的。在谐波出现后的短短几十年中，世界各工业比较发达的国家地区各类谐波减速器研究现状：1、国外1959年美国学者CW麦塞尔（Musser）取得该项技术的发明专利后，于1960年正式展出了实物。国外早已将谐波传动用于各种航天飞行器, 如宇宙飞船、气象卫星、侦察卫星、中继卫星的天线展开及驱动机构, 以及太阳能电池帆板的展开及驱动机构, 卫星上的跟踪雷达天线方向及俯仰驱动机构, 以及登月车的轮子驱动机构。5美国HD 公司是世界发明谐波传动的公司, 并首先将谐波传动技术推广应用在各个领域, 又掌握世界市场动向, 中美合作进行双方优势互补, 将会进一步提高我公司参与国际
11、市场的竞争力。2、国内我国中技克美公司与中科院兰州化学物理研究所、上海航天局805 所的科技人员, 通过联合攻关, 研制成功世界领先技术的全固体润滑的谐波传动减速器( XB3- 60- 100 机型) , 成功地应用在“神舟号”系列飞船的4 块太阳帆板驱动机构中, 使太阳帆板每天24 小时连续跟踪太阳转动, 将太阳能转换成电能, 维持飞船正常工作6。此外还研制有XB3-32- 80 和XB3- 25-63 两种规格谐波传动减速器应用在飞船的百叶窗控制光照面积的驱动机构和温控阀中。圆满完成了我国载人航天飞行任务。 到目前为止，而在我们国家，在谐波减速器方面，很多机械人才都进行了相应的研究：1）
12、北京谐波传动技术研究所、北京中技克美有限责任公司、燕山大学、郑州机械研究所、北方精密机械研究所等几十家单位从事这方面的研究和生产。2） 四川大学制造科学与工程学院的邓娟杨、荣松、郑香美、高兴旺对基于ANSYS 的谐波减速器杯型柔轮应力分析与参数优化测试系统进行了研究 7 。3） 西安理工大学晶研的所薛武鹏、 郝惠君、 赵逸谦研究介绍一种全新的、集快慢速运动为一体的差动谐波齿轮传动减速器8。4） 上海宇航系统工程研究所上海市空间飞行器机构重点实验室的李波选用XB1-60-150 型谐波减速器，采用多因素正交设计法开展了谐波减速器热真空循环试验9。5） 深圳航天科技创新研究院的万筱剑、 孔翔、饶建
13、红在虚拟仪器技术的基础上, 对谐波齿轮减速器的传动误差测试系统进行了研究和设计4。6） 北京工商大学机械自动化学院的秦宇辉、辛洪兵、李增、肖亚平分析了谐波齿轮传动系统非线性特性研究的必要性和建模方法, 完成了扭刚度、间隙和传动误差的建模分析和实验测量10。7） 深圳航天科技创新研究院的万筱剑、孔 翔河北广播电视大学的姚志飞利用虚拟仪器技术，对谐波齿轮减速器的性能测试系统进行了研究和设计。并运用labview2009软件编程，设计了适用于谐波齿轮减速器的虚拟测试系统。该测试系统充分发挥了计算机的处理能力，降低了硬件成本投入11。4.2 应用情况（1） 应用于航天领域飞行器。（2） 应用于航空工业
14、。用于飞机中的仪器、仪表, 无人机中的控制机构, 机载雷达天线方位、俯仰控制机构, 通讯设备调谐机构。（3） 应用于机器人工业。目前, 国内外将谐波传动广泛用于汽车等工业生产线的装配工业机器人、搬运机器人、焊接机器人、喷漆机器人的各个关节驱动机构 12 。（4） 用于电子工业。目前国内外广泛将谐波传动应用在移动卫星通讯设备的天线方位、俯仰驱动机构中, 还有各种跟踪雷达、气象雷达的天线方位、俯仰驱动机构等也应用了谐波传动。（5） 谐波传动用于印刷、包装机械。近年来国内外随着印刷机械、包装机械工业的发展, 每年几十万台谐波传动差速减速器( 相位调节器) 被用在彩色胶印机、制表格机、壁纸彩喷机、瓦棱
15、纸箱开槽机构中, 大大推动了印刷、包装机械工业的发展。（6） 用于机床、仪器仪表行业。目前国内外已将谐波传动大量应用于机床制造, 如我国在轴承磨床的进给机构中应用已有一万多台, 提高了轴承磨床磨削套圈的光洁度及精度14。（7） 用于纺织机械、食品机械。我国于20 世纪60 年代初就将谐波传动应用于纺织机械, 近年来在食品机械中, 如德芙巧克力切块机构, 也应用了谐波传动。（8） 用于医疗设备。由于谐波传动噪声小、传动平稳, 国内外将谐波传动广泛地用于CT 机床板驱动机构, 以及核磁共振仪、碎石机等（9） 用于石油化工机械。我国多年来将体积小、传动比大的谐波传动用于石油管道吹灰机。（10） 用于地铁管道风量控制执行机构。由于谐波传动精度高, 我国已将谐波传动用于地铁管道风量控制执行机构, 提高了执行机构的控制精度, 该设备已出口国外。5 发展趋势随着工业智能机器人
